Histoni

Histonit ovat eukaryoottisolujen ytimissä olevia proteiineja, jotka pakkaavat DNA:n rakenneyksiköihin, joita kutsutaan nukleosomeiksi. Ne ovat kromatiinin, kromosomien aktiivisen osan, tärkeimpiä proteiinikomponentteja.

Histonit toimivat keloina, joiden ympärille DNA kietoutuu, ja niillä on merkitystä geenien säätelyssä. Ilman histoneja kromosomien purkautuva DNA olisi hyvin pitkä. Esimerkiksi jokaisessa ihmissolussa on noin 1,8 metriä DNA:ta, mutta histonien ympärille kelautuneena on noin 90 millimetriä kromatiinia, joka monistuu ja tiivistyy mitoosin aikana ja muodostaa noin 120 mikrometrin pituiset kromosomit.

Histonien kokoaminen nukleosomiksi

Toiminnot

DNA-säikeiden tiivistäminen

Histonit toimivat keloina, joiden ympärille DNA kietoutuu. Näin eukaryoottien suuret genomit mahtuvat solujen ytimiin. Tiivistetty molekyyli on 40 000 kertaa lyhyempi kuin pakkaamaton molekyyli.

Kromatiinin säätely

Histoneissa tapahtuu muutoksia, jotka muuttavat niiden vuorovaikutusta DNA:n ja ydinproteiinien kanssa. Histonin ja DNA:n vuorovaikutuksen pitkäaikaiset muutokset aiheuttavat epigeneettisiä vaikutuksia. Muutosten yhdistelmien ajatellaan muodostavan koodin, niin sanotun histonikoodin. Histonimodifikaatiot vaikuttavat erilaisissa biologisissa prosesseissa, kuten geenien säätelyssä, DNA:n korjaamisessa ja kromosomien tiivistymisessä (mitoosi).

Esimerkkejä

Esimerkkejä histonimuutoksista transkription säätelyssä ovat:

Muutoksen tyyppi	Histoni
Muutoksen tyyppi	H3K4	H3K9	H3K14	H3K27	H3K79	H4K20	H2BK5
monometylaatio	aktivointi	aktivointi		aktivointi	aktivointi	aktivointi	aktivointi
di-metylaatio		tukahduttaminen		tukahduttaminen	aktivointi
tri-metylaatio	aktivointi	tukahduttaminen		tukahduttaminen	aktivointi, tukahduttaminen		tukahduttaminen
asetylaatio		aktivointi	aktivointi

Ulkopuolella oleva DNA kietoutuu sisäpuolella olevaan pyöreään histoniin. Näkymä ylhäältä helikaalisen akselin kautta

Historia

Albrecht Kossel löysi histonit vuonna 1884. Sana "histoni" on peräisin 1800-luvun lopulta, ja se on peräisin saksankielisestä sanasta "histon", jonka alkuperä on epävarma: ehkä kreikan histanai- tai histos-sanasta. Histoneja pidettiin 1990-luvun alkuun asti pelkkänä ydin-DNA:n pakkausmateriaalina. Histonien säätelytehtävät löydettiin 1990-luvun alussa.

H5-histonin löytäminen näyttää ajoittuvan 1970-luvulle.

Lajikohtainen suojelu

Histoneja esiintyy eukaryoottisten solujen tuman sisällä ja tietyissä arkeologisissa eli Euryarchaea-soluissa, mutta ei bakteereissa. Histoniproteiinit kuuluvat eukaryoottien parhaiten konservoituneisiin proteiineihin, mikä viittaa siihen, että ne ovat elintärkeitä ytimen biologian kannalta. Sitä vastoin kypsät siittiöiden solut käyttävät suurelta osin protamiineja genomisen DNA:nsa pakkaamiseen, todennäköisesti vielä suuremman pakkaussuhteen saavuttamiseksi.

Ydinhistonit ovat hyvin konservoituneita proteiineja, eli eri lajien histoniproteiinien aminohapposekvensseissä on hyvin vähän eroja. Linkerihistoneilla on yleensä useampi kuin yksi muoto lajin sisällä, ja ne ovat myös vähemmän konservoituneita kuin ydinhistonit.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä ovat histonit?

V: Histonit ovat eukaryoottisolujen tuman sisältämiä proteiineja, jotka pakkaavat DNA:ta rakenneyksiköihin, joita kutsutaan nukleosomeiksi.

K: Mikä on histonien tehtävä?

V: Histonien tehtävänä on toimia kieppeinä, joiden ympärille DNA kietoutuu, pakata DNA nukleosomeihin ja osallistua geenien säätelyyn.

K: Mitä tapahtuisi ilman histoneja?

V: Ilman histoneja kromosomeissa oleva purkautuva DNA olisi hyvin pitkä.

K: Kuinka paljon DNA:ta on kussakin ihmisen solussa?

V: Jokaisessa ihmissolussa on noin 1,8 metriä DNA:ta.

K: Kuinka paljon kromatiinia kussakin ihmissolussa on?

V: Kussakin ihmissolussa on noin 90 millimetriä kromatiinia.

K: Mitä tapahtuu mitoosin aikana?

V: Mitoosin aikana kromatiini monistuu ja tiivistyy, jolloin syntyy noin 120 mikrometriä kromosomeja.

K: Mikä on histonien rooli kromosomeissa?

V: Histonit ovat kromatiinin, kromosomien aktiivisen osan, tärkeimpiä proteiinikomponentteja.